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全國首座城市污水資源概念廠在宜興建成投運,中國污水處理概念廠再出發


作者:

  10月18日,全國首座具有領先示范效應的污水處理廠——宜興城市污水資源概念廠在宜興市環科園正式建成投運。項目以“美麗深邃的外觀、標新立異的構造、取之不盡的源泉、智慧輕松的大腦、技術成長的高地、充滿愛意的花園”為目標,扎實踐行低碳綠色的國際先進理念,其對于先進污水處理技術的集成和應用,以及對傳統污水處理從單純的污染物削減到資源回收利用的轉變,具有極大的前瞻性和極高的性價比,建成后將成為向社會和公眾傳遞新型污水處理技術集成和資源回收理念的標桿示范工程。

  中國工程院院士曲久輝、任洪強,清華大學環境學院教授王凱軍、余剛,中國21世紀議程管理中心副主任柯兵,中國科學技術大學環境科學與工程系教授俞漢青,中國市政工程華北設計總院有限公司總工程師鄭興燦,江南大學環境與土木工程學院教授李激等8位中國城市污水處理概念廠專家委員會專家;中國長江三峽集團黨組成員、副總經理張定明,清華大學環境學院院長劉毅等國內環境領域的院校和龍頭企業代表;生態環境部總工程師、水生態環境司司長張波,江蘇省科學技術廳副廳長夏冰,江蘇省生態環境廳副廳長秦亞東,江蘇省環保集團黨委副書記、總經理許峰,以及宜興市領導封曉春、朱旭峰、儲紅飆、裴志良參加投運儀式。

  宜興是久負盛名的“環保之鄉”,具有四十多年的環保產業發展史,水處理裝備更是占據全國市場“半壁江山”。近年來,宜興以環科園為主陣地,緊緊圍繞“重構環保產業新生態”,建強載體平臺、加快產業轉型,創新發展模式、培育循環經濟,特別是立足水處理這一優勢領域,集成全球最前沿技術、打造治水最先進模式,城市污水資源概念廠是其中最典型的代表。2014年,以曲久輝院士為首的國內多位環境領域知名專家自發成立中國城市污水處理概念廠專家委員會,提出了“建設面向未來的中國城市污水處理概念廠”的構想。經過多年考察研究、技術驗證等,宜興城市污水資源概念廠于去年4月在宜破土動工,經過18個月建設,正式建成投運。

  該廠創新采用水質凈化中心、有機質協同處理中心和生產型研發中心“三位一體”生態綜合體“構造肌理”,顛覆了傳統污水廠形態,將示范污水處理廠從污染物削減基本功能擴展至城市能源工廠、水源工廠、肥料工廠等多種應用場景。該廠的投運,大力引領“污水是資源,污水廠是資源工廠”的新環保理念,將重新詮釋污水廠和城市的關系,打造出生態、生活、生產“三生”融合一體、開放共享的新型城市空間。

  宜興城市污水資源概念廠的建成投運,必將為宜興擦亮“環保之鄉”品牌、實現綠色低碳發展注入更強動能,必將為國家水環境事業高質量發展提供示范樣板、開辟全新路徑。

  01左中括號回望初心左中括號

  2013年年中,幾位業內專家學者有感于全球污水處理發展的大趨勢,以及中國污水處理高速發展中存在的諸多問題,幾經醞釀,提出了“建設面向未來的中國城市污水處理概念廠”的構想,組建專家委員會(簡稱“專委會”),并于2014年1月初在中國環境報上發表同名文章。

  專委會初步討論

  概念廠事業的初心是,建設一座或一批對未來有引領性的污水處理廠,改變行業“走一步看一步”、“不斷打補丁”的做法,引導整體向前看,實現可持續發展。這些理念和追求被概括為“水質永續、能量自給、資源循環、環境友好”(即“四個追求”)。專委會同時期望,在已有多年積累且市場巨大的基礎上,中國污水處理行業能像中國高鐵一樣,在國際上快速實現從“跟跑”到“領跑”的轉變。七年多來,專委會匯聚全球認知和主要技術資源,協同國內多家機構,歷經研討交流、參觀考察、協同攻關、方案制訂、工程實踐、社會反饋,初步完成了一輪從理念到技術,從工程建設示范再到獲得社會反饋的過程,做到了“把論文寫在了祖國大地上”。專委會實踐了追求,取得了一定成績,并由此極大深化了認知,專委會也在擴大。我們一致認為有必要總結過去,將實踐與認識向行業和社會做一匯報。七年前概念廠構想提出,對環保行業產生了較大影響,推動行業形成了向前看的趨勢,并由此產生出“未來水廠”、“生態再生水廠”、“生態綜合體”、“藍色焚燒”等相關概念。我們也欣喜地看到,近年來國內一批污水處理廠建設,已經在“四個追求”上展開不同程度的探索,向行業展現了污水處理設施的新形態。以國際水協為代表的國際學術界和工程技術界,從概念廠一經提出即相當重視,認為這是中國追求污水處理技術領先的重要標志,他們始終跟蹤、關注著概念廠進展并給予熱情幫助。

 

國際水業著名期刊對概念廠事業的相關報道

 

  概念廠構想是在2012年11月黨的“十八大”做出“大力推進生態文明建設”的戰略決策這一背景下醞釀并啟動的,也隨著這一偉大事業的發展而深化。從最初單純對污水處理廠的關注到綠色環境基礎設施的理念,從水質永續到污水資源化,從能量自給到低碳發展,從環境友好到城鄉共享新空間。我們深切感受到,隨著污染防治攻堅戰的初步勝利,這七年多的實踐和認知對社會具有重要意義,即便還不夠成熟和完善,也希望及時向行業呈現,以求共同推進再出發。

  02左中括號探索與實踐左中括號文章發表之初,專委會即集中三天時間,系統討論了概念廠事業的追求、使命、職責、組織方法和總體規劃,保證了概念廠事業后續的順利進行。開始的兩年,專委會以概念廠理念深化和技術方向把握為工作重心,密集組織了一系列交流研討活動。一方面 “走出去”,對全球20個技術領先的污水處理廠進行了深入考察,對全球污水處理理念、方向、規劃、技術和工程實踐,進行了全方位的掃描與梳理,并將成果以白皮書的方式與行業分享;一方面“請進來”,先后邀請幾任國際水協主席及多位國際污水處理界頂級學者來華深度交流。在專委會組織的數十次研討會議中,眾多行業知名專家、政府官員和代表性企業界人士,都以不同角度和方式參與了概念廠的理念凝練、技術方向、建設模式的研究討論。這期間,概念廠工作團隊對包括厭氧氨氧化、新興污染物檢測與去除、高效磷回收等新工藝新裝備進行了系統性的評估、研究、小試及中試,對概念廠的技術路線進行了多路徑探索。

  專委會形成的相關書面成果概念廠是技術工程,更是一個社會工程。為了向社會傳遞理念、激發行業創造,專委會和國家高新區宜興環??萍脊I園在2015年中舉辦了概念廠校園創意設計大賽,吸引了來自一百所高校的近千名學子踴躍參加,大賽激發了年輕人對未來的思考和想象,也為后來的概念廠設計構想帶來了啟迪。隨著理念和技術探索深入展開,專委會開始了選址研究和方案落地的嘗試。2015年初,錢易、張杰、曲久輝三位院士聯名提交的《關于在北京建設中國城市污水處理概念廠的建議》得到北京市政府的批復,工作團隊完成調研并提報了方莊方案和昌平TBD方案。2015年十月,在宜興市政府和環科園管委會的積極推動下,首座概念廠項目最終確定“落戶”宜興。從2017年初到2019年底,概念廠工作團隊先后邀請華北市政院、北京市政院等國內外九家設計團隊參加工程規劃和設計,期間五易其稿,更經歷了徹底顛覆、重頭再來的曲折。經過一年多不斷推敲、打磨,最終于2020年初由北京市政院、素樸建筑工作室和清華同衡建筑院等合力完成了宜興概念廠工程設計,標志著概念廠的探索進入了一個新階段。在2018年概念廠事業進展最為膠著的時候,河南水利投資集團和中持水務公司在河南睢縣進行了一次有益的嘗試,他們以概念廠探討過程中的早期方案為藍本,創造性建設了睢縣第三污水廠,打造出一個部分能量自給、功能和形態耳目一新的新型環境基礎設施。睢縣項目得到各方高度認可,也讓周邊百姓和當地政府感受到了創新發展、綠色發展的魅力。

  

圖片
睢縣第三污水處理廠有機質處理中心

 

  10月18日,全國首座具有領先示范效應的污水處理廠——宜興城市污水資源概念廠于2020年4月正式破土動工后在環科園正式建成投運。宜興概念廠是第一個完整導入概念廠理念和追求的污水處理廠,被稱為概念廠初衷版。宜興概念廠將示范污水廠從污染物削減基本功能擴展至城市能源工廠、水源工廠、肥料工廠,進而再發展為與城市和鄉村全方位融合、互利共生的新型環境基礎設施。

  最終確定的“三葉草”宜興方案設計圖與實景圖

  宜興方案中獨創了“三葉草”的造型風格和功能構成:一葉是以高品質出水為目標,創造豐富感知的“水資源環”;一葉是以資源循環為目標,將污泥和外部有機廢棄物資源化的“能源和資源環”;一葉是因地制宜,滿足政府和公眾美好生活和生態需求的“新功能環”。

  03左中括號對概念廠的再認識左中括號概念廠始終是處于發展中的事業,和時代的交相呼應也必將不斷產出新認知。七年多時間的持續思考和實踐,專委會已經完成了一次對概念廠的再認識。概念廠是傳統污水處理廠的升級版產品。初期專委會中曾有過兩種觀點:一種是認為概念廠就像概念車,強調對方向的引領,不求實用和性價比;另一種則認為概念廠應該是可復制的高端產品,引領行業快速迭代。我國生態文明建設事業的快速進展與實踐中自然的理性選擇,結束了這一爭議。我們現在認為,概念廠是傳統污水處理廠的升級版,是行業一次系統的產品升級,表現為功能豐富、品質改善和效能提高,同時將極大地提升社會體驗感。

  現代社會大多數環境問題的根源是局部、分割和短期的思維方式。概念廠將站在總體環境立場,踐行生態文明思想,盡力彌合脫節、孤立與短視。

  概念廠要向環境提供可持續水質。在較長一個發展階段里,滿足區域水環境水生態修復、建設需求,支撐經濟社會持續發展。概念廠要協同治理污染。通過厭氧消化等協同處理工程,承擔區域有機廢棄物(生活垃圾、污泥、畜禽糞便等)處理,綜合考慮周邊環境需求,統籌解決治污問題。概念廠應注重循環,追求資源效率。概念廠將污水和有機物的資源化和資源效率提到盡可能高的水平。其產出的水資源,可以因地制宜、最大限度地應用于城鄉生活生產和生態補給;產出的有機質及氮磷等營養物質,可為周邊農業、種植業、園林景觀等提供品質穩定的肥料,帶動其向綠色發展的產業升級。概念廠的規劃建設,更加關注土地增值與土地高效利用。我國人均資源擁有量是制約發展、影響民族福祉的重要瓶頸,注重資源循環、提高資源利用效率應成為生態文明建設的重中之重。不論是過程實踐還是未來目標,概念廠都將把注重循環、追求資源效率作為重要發展方向,并希望發揮對其他行業的帶動和示范作用。概念廠要實現碳中和。污水處理廠是傳統耗能大戶,在處理環節也有溫室氣體排放,但其自身也具備節能降耗的巨大潛力。技術進步和工程實踐在節能和能量自給方面均已取得較大進展,給予行業足夠的信心,可以也應該成為我國“2030前碳排放達峰行動”的重要參與者和貢獻者,率先實現達峰。鑒于概念廠自持的豐富有機質能和熱能,已見成效的節能降耗實踐,再疊加周邊景觀綠化貢獻,概念廠將能明確提出碳中和的目標并付諸行動。專委會也將盡快建立相關評估體系與標準,繪制路線圖。概念廠將構造城鄉共享新空間。從單純實現環境友好到成為城鄉共享新空間,是對概念廠認識的又一重要深化。實踐和發展都要求環境基礎設施與城鄉生態、生產和生活的融合與互動。一方面,概念廠擁有和產出多項重要生態要素,另一方面,概念廠要對國土資源珍惜與善用,構造共享、互相促進的城鄉空間是其重要的價值方向。概念廠既可以通過對農田的水肥供應構造城鄉生態綜合體,協同農業升級、反哺農村;也可以作為城市功能性有機組成,利用 “三葉草”構造中的“一葉”,靈活運用“概念廠+”,建設體育館、圖書館、科創中心等公共設施。打造城鄉共享新空間,需要有新的設計體系和匹配的設計規范,但首先要釋放創造力,關注形式美感和建設升級。環境基礎設施應突破傳統市政范疇,主動融合建筑、景觀、生態、環境等諸多要素,形成促進城鄉交往,承載區域文化品味與產業特色的美好空間。面向“十四五”、面向2030,概念廠向社會貢獻的將不僅是污染治理,也不止于污染治理方式,更要貢獻環境創造、建設美麗中國的價值。04左中括號面向未來再出發左中括號過去七年,中國污水處理概念廠在打贏環保攻堅戰、生態文明建設的時代背景下誕生并演進,已經展現出面向未來的深遠意義。在新起點眺望遠方,更需要我們堅定步伐、開放務實、凝心聚力,與行業一起再出發。 理念再升華。新冠疫情的全球爆發、碳中和的國際承諾、全球環境治理的大勢,都要求深化對“四個追求”的再認識,重新闡釋概念廠理念:“水質永續”應高度關注影響人民生命健康安全的病源微生物控制、導致氣候變化的溫室氣體排放控制等新問題;賦予“能量自給”以“綠色能源”和“清潔轉化”等內涵;將提升“再生資源品質”和“再利用增值”作為“資源循環”更高目標;從“人民群眾獲得感”和“美麗中國建設”的民生與戰略層面,擴展對“環境友好”的認知及概念廠的服務空間。

  科技再進步。面向未來,將聚力水環境科技優勢資源,研發突破水中有毒物和氮磷等極限去除、污水處理全過程碳中和、突發性和未知性病毒等病原微生物滅活與阻控、水中有價物質的高品質再生及利用、“超級(super)處理廠”構建等新技術和新工藝,創建工程新范式,引領行業科技進步,有力支撐概念廠理念實現。

  模式再優化。概念廠的建設模式應靈活、務實且具有彈性,可以通過對“四個追求”不同層次、側重的展現上,形成不同“版本”。未來,概念廠專委會將以更寬廣視野,開展更廣泛合作,不斷“思考-實踐-創新”,優化建設模式,使之更加適用于中國,乃至“一帶一路”沿線國家和地區的污水處理需求。

  推廣再加速。緊跟時代步伐,聚焦服務長江大保護、黃河流域高質量發展、打贏環保攻堅戰等國家戰略,專委會將再謀劃、再聚力、再提速,力爭在未來5-8年、建設100座技術先進、因地制宜、特色鮮明、模式多樣的污水處理概念廠,帶動行業建設形態、工藝技術和標準規范的實質性變革與升級。

  站在新起點,可以預見概念廠在生態文明、美麗中國建設中新的事業圖景:“四個追求”的內涵將更加深刻豐富,污水處理工藝和工程將更加現代高效,模式將更加靈動務實,對社會的貢獻將更加擴展深入,同行的伙伴隊伍將更加壯大,理念將更加深入人心……. 概念廠將以更加顯著的價值展示生命力。

關鍵詞:

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